礦物絕緣電纜在津濱線西段工程的應(yīng)用

張 浩，陸 軍，王 穎

0 引言

天津市區(qū)至濱海新區(qū)軌道交通西段一期工程（以下簡稱“津濱線西段一期工程”）自2011 年5月1 日開通運營以來，運行基本穩(wěn)定。西段工程較東段工程的不同之處在于增加了新的設(shè)備—礦物絕緣電纜，從運營安全、性能可靠、維護方面考慮，筆者從礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)特點、典型性能、優(yōu)點及適用場所和環(huán)境狀況等方面進行了分析，得出一些運營維護方面的經(jīng)驗。同時，簡單介紹了礦物絕緣電纜在津濱線西段工程的應(yīng)用。

1 礦物絕緣電纜

1.1 礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)特點

礦物絕緣電纜習(xí)慣稱為氧化鎂電纜或防火電纜，它是由銅導(dǎo)體、銅護套、無機絕緣材料以及防腐保護外護套構(gòu)成（圖1），該電纜以導(dǎo)電率高的銅作為導(dǎo)體；以防水、防潮、防動物啃咬的無縫銅管作為外護套；以熔點高達2 800℃以上的氧化鎂粉末作為絕緣材料。

礦物絕緣電纜用于對銅有腐蝕或地下場所時，最外層可加一層聚氯乙烯或低煙無鹵的防腐保護外護套。

1.2 礦物絕緣電纜的典型性能

礦物絕緣電纜的典型性能有以下幾個特點：防火性能優(yōu)、彎曲性能好、機械強度高、防水防腐防爆、工作溫度高等，下文從5 個方面進行分析。

圖1 礦物絕緣電纜構(gòu)成圖

（1）防火性能優(yōu)。礦物絕緣電纜中應(yīng)用的2種材料銅和氧化鎂均為無機物，無機物本身遇火不自燃、不助燃。從礦物絕緣電纜本身體現(xiàn)的安全性是不引發(fā)火災(zāi)，更不會傳播火災(zāi)。而目前所有的有機塑料電纜均不具備上述2 種性能。

銅護套在高達1 083℃以上才熔融，而氧化鎂絕緣材料則在2 800℃下固化。只要火焰溫度低于銅的熔點溫度，火情消除后，電纜無需更換，仍可繼續(xù)使用。即使有外在火焰的燒烤，電纜仍可正常工作。

（2）彎曲性能好。礦物絕緣電纜在形成成品前已經(jīng)過650℃～700℃的高溫煺火，具有一般塑料電纜所無法比擬的可彎曲性。在國家標準99D163《礦物絕緣電纜敷設(shè)》中有明確的說明：礦物絕緣電纜最小彎曲半徑僅為電纜外徑的2～6倍（表1）。彎曲半徑要遠小于塑料電纜的外徑，而且可重復(fù)、多次彎曲。

表1 礦物絕緣電纜允許最小彎曲半徑表 單位：mm

（3）機械強度高。礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)密實、堅固耐用，能夠經(jīng)受劇烈的機械破壞、承受重物墜落沖擊、外力擠壓、撞擊、敲打，甚至遇沖擊使電纜變形至原狀的1/3～2/3 時，仍可繼續(xù)使用。

（4）防水、防腐、防爆。由于礦物絕緣電纜采用無縫銅管作為外護套，即使將礦物絕緣電纜完全浸在水中，借助其無縫金屬護套，礦物絕緣電纜仍可繼續(xù)使用。另外，銅護套具有很高的耐腐蝕性，對于大多數(shù)的使用環(huán)境來說，它不需要采取附加的防護措施。

礦物絕緣電纜經(jīng)過高度壓實，使導(dǎo)體、絕緣及護套三者之間緊密結(jié)合，因而使其不但具有防止水、潮氣、油及一些化學(xué)物質(zhì)的侵害，而且具有阻止可燃性油蒸汽、氣體和火焰的蔓延。

（5）工作溫度高。氧化鎂的熔點可達2 800℃，銅的熔點為1 083℃。由于礦物絕緣電纜絕緣層氧化鎂和銅護套的熔點所決定，礦物絕緣電纜的工作溫度可高達250℃，甚至可超過1 000℃，在接近銅的熔點溫度1 083℃時，仍可以在短時間內(nèi)繼續(xù)使用。

綜上所述，礦物絕緣電纜有諸多普通塑料電纜及膠聯(lián)電纜所無法達到的優(yōu)點，如：防火性、彎曲性、機械強度、防水、防腐等，因此，目前礦物絕緣電纜已被廣泛使用。

1.3 礦物絕緣電纜適用的場所及對環(huán)境的要求

良好的耐火性能是礦物絕緣電纜優(yōu)越的特性之一，所以其常被用在歷史性建筑物、超高層、機場、電視臺、通訊樞紐工程、體育場館、地鐵、輕軌、隧道、人防工程、易發(fā)生火災(zāi)的危險場所（如天然氣廠、海上石油平臺）等。

同時礦物絕緣電纜也可適用于環(huán)境溫度高的場所，如發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠、煉油廠等。

另外，對于特殊場所，如抗電磁干擾、防動物啃咬、防水、防腐、防爆以及核電站等場所也是礦物絕緣電纜廣泛應(yīng)用的場所。

2 津濱線西段工程特點及選用

2.1 津濱線西段工程的特點

由于津濱線是連接天津市區(qū)與濱海新區(qū)之間唯一的軌道交通線，特別是西段工程基本都集中在天津站附近，采用地面段或高架橋?qū)嵤┑碾y度很大，涉及很多拆遷、改移工程，而且一旦運營，還將嚴重影響附近居民的休息及辦公，對城市整體規(guī)劃有很大的影響。基于上述原因，西段工程全部采用盾構(gòu)施工方式，地下運營。

2.2 礦物絕緣電纜的選用

選用礦物絕緣電纜的原因：

（1）電纜夾層凈空低。由于地下盾構(gòu)施工凈空較低，最高處僅為4.2 m，而電纜通道、電纜夾層空間更是比較狹小，最高凈空僅為1.2 m，如果采用普通塑料電纜，目前的空間很難滿足敷設(shè)、運行的條件，而采用礦物絕緣電纜，從工藝上可以保證敷設(shè)、運行條件。

（2）老鼠、小動物的啃咬。津濱線西段工程大部分處于地下，經(jīng)常有老鼠或其他小動物進入，普通塑料電纜或膠聯(lián)電纜很難達到防止老鼠或其他小動物啃咬的條件，而礦物絕緣電纜可從根本上解決該問題，從而達到運營穩(wěn)定的要求。

（3）環(huán)境潮濕。天津市屬于沿海城市，地下水位較高，土壤比較潮濕，且腐蝕性大，津濱線西段工程大部分處于地下，運營環(huán)境的相對濕度很大，而選擇礦物絕緣電纜可以達到經(jīng)久耐用、運行穩(wěn)定的要求。

2.3 效果分析

（1）耐火、耐腐、防水效果明顯。耐火、耐腐、防水是礦物絕緣電纜典型性能之一，正是因為該性能的存在，津濱線西段工程大量使用了該電纜，從運營效果看，效果非常明顯。

（2）故障率低、維護成本小。從運營至今，未發(fā)生由于礦物絕緣電纜本身缺陷導(dǎo)致的故障，證明該電纜運行比較穩(wěn)定，從而大大減小了維護的工作量及故障處理的非正常作業(yè)次數(shù)。

（3）中間接頭簡單、操作方便。從電纜中間接頭工藝上看，該電纜中間接頭制作簡單、操作方便，無需太大的工作量，維護也比較方便。

3 維護經(jīng)驗

從礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)上看，該電纜的絕緣成分為氧化鎂，電纜如果長期處于使用狀態(tài)，氧化鎂不易受潮，不會發(fā)生影響運營的事件，如該電纜長期處于備用或不用狀態(tài)，將會導(dǎo)致絕緣物質(zhì)受潮，發(fā)生影響運營的事件。

現(xiàn)場對運營中的電纜多次測試發(fā)現(xiàn)：長期處于使用狀態(tài)的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運之初的阻值高；長期處于備用或不用的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運之初的阻值低。

經(jīng)過分析，導(dǎo)致絕緣阻值低的主要原因是由于該電纜長期處于“有壓無流”的狀態(tài)，氧化鎂易受潮，進而導(dǎo)致絕緣阻值下降。為此，可以采取如下措施，以保證礦物絕緣電纜性能穩(wěn)定：

（1）對雙電源用電負荷定期進行主、備電源切換，以保證其主、備電源都能得到充分使用。

（2）對于長期處于備用的負荷，采取定時開啟，定時使用，以提高電纜的絕緣性能，延長電纜的使用壽命。

4 結(jié)束語

從礦物絕緣電纜在津濱線西段一期工程的應(yīng)用，可以看出：

（1）由于礦物絕緣電纜的眾多優(yōu)異特性，可以預(yù)測，在未來的十年中，國內(nèi)礦物絕緣電纜的使用量將大幅度上升。

（2）從礦物絕緣電纜的運營維護方面考慮，該電纜維護簡單、故障率低，節(jié)省了運營維護成本。

（3）從使用環(huán)境方面考慮，對于國家規(guī)劃中或正在建設(shè)中的軌道交通項目，地下部分可以考慮使用礦物絕緣電纜，津濱線西段工程的運營維護經(jīng)驗也值得其他線路借鑒和應(yīng)用。

[1] 唐崇健.礦物絕緣電纜的特性及相關(guān)電氣規(guī)范的采用[J].電線電纜，2004，（6）.

[2] 邢本仁，羅才漠.礦物絕緣電纜在電氣防火中的作用

[D].第八次電氣防火學(xué)術(shù)研討會論文集，2001.

[3] 王春江.電線電纜手冊（第1冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[4] 美國瑞侃公司資料.礦物絕緣電纜.